UNE BOÎTE DE MÉDICAMENTS DANS LE CORPS

Une boîte de médicaments microscopique, incluse dans le corps, qui s’ouvrirait sur commande : l’idée reste à concrétiser, mais des scientifiques y travaillent depuis plusieurs années. Ces « nanoboîtes » existent déjà, pour diffuser un médicament lentement ou au plus près de sa cible. Un spécialiste, Jean-Marie Devoisselle, nous explique comment ces récipients miniatures peuvent se déclencher. Un jour, ils pourront même s’ouvrir depuis l’extérieur du corps.

Jean-Marie Devoisselle L’expert : Jean-Marie Devoisselle. Directeur de l’institut Charles Gerhardt, professeur des universités, spécialiste des nanotechnologies appliquées à la santé, avec une prédilection pour la vectorisation des médicaments (transport du produit actif à l’intérieur du corps) et des systèmes à libération contrôlée.

COMMENT UN MÉDICAMENT PEUT-IL ÊTRE CONTENU DANS UNE BOÎTE MICROSCOPIQUE ?

Jean-Marie Devoisselle : Les molécules sont soit incluses dans des pores soit adsorbées sur la surface de nanoparticules, afin de transporter le médicament. Leurs dimensions sont très petites, de quelques dizaines de nanomètres. Dans notre institut, différentes équipes utilisent de la silice ou du silicium poreux. Après l’introduction dans le corps des nanoparticules (injection dans le système sanguin ou implantation), les molécules encapsulées sont libérées à une vitesse donnée. Tout l’art consiste à maîtriser cette diffusion. En utilisant des pores, nous la retardons.

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Nanoboites Photographiées au microscope électronique, les boîtes de médicaments de demain… À gauche, une nanoparticule de silice creusée de multiples pores renfermant des molécules pharmacologiques. À droite, une nanoparticule de silicium capable, elle aussi de contenir des molécules d’intérêt médical. Les barres d’échelle indiquent les dimensions en nanomètres, c’est-à-dire en millionièmes de millimètre. . © J.O. Durand/CNRS (silice), Frédérique Cunin/CNRS (silicium)

CES PORES PEUVENT-ILS ÊTRE FERMÉS PUIS S’OUVRIR ?

Oui, ils peuvent être obturés avec une molécule qui fait bouchon. Cette fermeture peut être « sacrificielle » (c’est le terme) : une fois le pore ouvert, il ne peut plus être refermé. On peut aussi envisager des nanoparticules dont les portes s’ouvrent puis se ferment afin de doser la libération du produit actif.

Les nanoparticules, les nouveaux assistants de la médecine
Les nanoparticules sont ou vont être utilisées de plusieurs manières en médecine. Des techniques d’imagerie médicale exploitent depuis longtemps des nanoparticules comme agents de contraste. Elles sont alors réalisées dans un matériau bien détecté, par exemple, l’oxyde fer pour les examens IRM qui utilise ses propriétés magnétiques. Les recherches se poursuivent, notamment, sur les matrices de silice, c’est-à-dire l’oxyde de silicium (SiO2), bien toléré. Des nanoparticules avec des pores ou en forme de boîtes peuvent transporter des molécules actives en leur évitant d’être trop vite dégradées dans la circulation sanguine. C’est la vectorisation du médicament. Le stade suivant est la libération contrôlée, encore expérimental : le produit actif est libéré dans certaines conditions, sous l’effet de son environnement (donc en fonction de l’endroit du corps ou de la cellule où il se trouve) ou bien par un stimulus extérieur. Ces nanotechnologies en sont encore à leurs débuts, et la question est actuellement de déterminer quel doit être leur mode d’utilisation.

QUELLE EST DONC LA TÉLÉCOMMANDE QUI PEUT DÉCLENCHER L’OUVERTURE ?

Notre équipe utilise différentes techniques. Ce peut être un stimulus interne, par exemple l’acidité. Une fois parvenues dans certains compartiments (de la cellule par exemple) dont le pH (l’acidité) a la bonne valeur, le pore s’ouvre et la molécule est libérée. On cherche aussi à utiliser des stimulus extérieurs, par exemple de la lumière infrarouge ou de la chaleur. Le produit actif pourrait alors être libéré là où il faut et au moment où il faut. On peut rêver à une sorte de télécommande pour ouvrir et fermer ces boîtes à loisir, mais nous en sommes encore loin.

Schéma d’une boîte avec couvercle ouvrant réalisée au Danemark à l’université Aarhus. Les parois sont constituées de molécules d’ADN. La serrure est formée par deux paires de brins d’ADN (en orange et en bleu). En s’appariant, ils ferment la boîte. Si des brins complémentaires sont introduits dans le milieu, ils viennent se lier à ceux de la serrure et dissocient les paires : la boîte s’ouvre. Un marqueur fluorescent (l’étoile) change de couleur, indiquant l’ouverture… © Ebbe S. Andersen, CDNA, université Aarhus boîte avec couvercle ouvrant -

QUELS DOMAINES DE LA MÉDECINE PEUVENT BÉNÉFICIER DE CES NANOTECHNOLOGIES ?

D’abord la cancérologie. C’est le principal secteur aujourd’hui. Ces nanoparticules peuvent être équipées de molécules se fixant préférentiellement sur des tumeurs. Dans le cas de l’imagerie, celle-ci pourra alors être mieux visualisée dans les examens. Ces nanoparticules peuvent aussi transporter des médicaments qui agiront localement. Les nanotechnologies servent également en traitement des infections et en immunologie. À l’avenir, ce transport des produits actifs vers leur cible permettra une libération bien contrôlée du médicament. Déjà, des entreprises se créent sur ce secteur et ces technologies vont se banaliser dans les prochaines années.

HELIUS, LA PILULE COMMUNICANTE
Déjà capable d’informer sur la prise ou non d’un médicament par le patient, cette pilule annonce une révolution dans la prévention des maladies et la science du diagnostic. 

« TEMPÉRATURE, RYTHME RESPIRATOIRE, RYTHME DU SOMMEIL, PULSATIONS CARDIAQUES… HELIUS OFFRIRA DEMAIN UNE MINE D’INFORMATIONS SUR LE PATIENT » 

Jusqu’à présent, elles sont le moyen le plus pratique d’ingérer les médicaments. Demain, les pilules pourraient très vite dépasser cette fonction. Élaborée par l’entreprise de biotechnologie Proteus Digital Health, Helius aspire ainsi à devenir relais d’information. Une pilule intelligente équipée d’un capteur de la taille d’une épingle qui permet dans un premier temps de vérifier qu’un patient a bien pris ses médicaments. De quoi faciliter le suivi de la médication, notamment chez ceux qui peuvent négliger leur prescription (les personnes âgées par exemple, ou encore des patients tout juste transplantés).

Faite de silicone, de cuivre et de magnésium – des oligoéléments que l’on trouve dans l’alimentation –, la capsule n’a besoin ni d’antenne pour communiquer, ni de batterie pour avancer, se déplaçant au gré des flux gastriques. À l’intérieur, un patch collecte les informations, transmises par Bluetooth vers une tablette ou un smartphone. Le tout pour un coût de fabrication… d’un demi-dollar.

Et son utilité ne devrait pas s’arrêter là : la capsule est vouée à récupérer bien d’autres informations sur la santé et les signes vitaux d’un patient. Température, rythme de la respiration, rythme du sommeil, pulsations cardiaques, etc. Une base d’informations en direct qui pourrait bien révolutionner les diagnostics et la prévention des maladies.